导体电介质和磁介质之将介质板从平行板电容器中抽出所做的功

《导体电介质和磁介质之将介质板从平行板电容器中抽出所做的功》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、如图所示，一平行板电容器的面积为S，两板相距为d，两板的电势差为U，不计边缘效应。极两板之间有一块厚度为t，相对介电常数为εr的电介质平板。在断开电源的情况下，将电介质从电容器中抽出来需要做多少功？在不断开电源的情况下，将电介质抽出来需要做多少功？[解析]设想在介质的上下表面插入无限薄的金属板，可知：在有电介质的情况下，电容器是由三个电容器串联而成的。{范例11.6}从平行板电容器中抽出介质板所做的功电介质的电容为剩下两个充满空气的电容器串联的电容为总电容的倒数为tKd总电容为抽出电介质后电容为{范例1

2、1.6}从平行板电容器中抽出介质板所做的功将电介质抽出前的静电能为电容器所带的电量为在断开电源的情况下，将电介质抽出后，电容器所带的电量不变，静电能变为静电能的增量为静电能增加是外力做功的结果A1=ΔW1。外力做正功，这是因为外力需要克服电容器两极板的电荷对介质板的吸引力。tKd{范例11.6}从平行板电容器中抽出介质板所做的功在不断开电源的情况下，将电介质抽出后，电容器两板的电势差不变，静电能的增量为负号表示静电能量减少。将电介质抽出后，两极板所带的电量为Q0=C0U，由于C0

3、介质抽出过程中，电容器给电源充电。tKd{范例11.6}从平行板电容器中抽出介质板所做的功电源对电介质所做的功为AS=Q0U-QU=(C0–C)U2=2ΔW2，所以电源对电介质做负功，或者说：电介质对电源充电做正功。外力所做的功和电源所做的功之和等于电容器能量的增量A2+AS=ΔW2，因此外力所做的功为外力和电介质对电源做了大小相等的功。电介质对电源做功的结果就是静电能减少。外力要克服电容器两极板的电荷对介质板的吸引力做功，因此，外力对电源做功是通过电介质实现的。{范例11.6}从平行板电容器中抽出介质

4、板所做的功[讨论]①当t=d时，电容器充满电介质。在断开电源的情况下，外力所做的功为在不断开电源的情况下，外力所做的功为②当εr=1时，可得A1=0，A2=0，这时，电介质就是空气，不论是否抽出，电容器的能量都不变化。③当εr→∞时，电介质变成导体。在断开电源的情况下，外力所做的功为在不断开电源的情况下，外力所做的功为{范例11.6}从平行板电容器中抽出介质板所做的功[讨论]④外力在两种情况下所做的功之差为可知：与断开电源的情况相比，在不断开电源的情况下，外力所做的功较少。这是因为在电压一定的情况下，在

5、将介质板抽出来的过程中，电容器的电容减小了，所带电荷的电量减少了，对介质板的吸引力也减小了。在断开电源的情况下，当电介质的介电常数一定时，电介质越厚，外力将介质板抽出来所做的功越多；当电介质的厚度一定时，介电常数越大，外力所做的功越多。在不断开电源的情况下，外力所做功的增减性与不断开电源的情况是相同的。但是，在介电常数和电介质厚度相同的情况下，外力所做的功要小一些。